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FUNDAÇÃO OSWALDO CRUZ – FIOCRUZ INSTITUTO DE TECNOLOGIA EM FÁRMACOS – FARMANGUINHOS
Aplicação do princípio de Quality by Design no processo de
desenvolvimento analítico de métodos indicativos de estabilidade
JULIANA ALVIM PAIXÃO CHAVES
RIO DE JANEIRO
2017
INSTITUTO DE TECNOLOGIA EM FÁRMACOS
Juliana Alvim Paixão Chaves
Pós-Graduação em Tecnologia Industrial Farmacêutica do Instituto de Tecnologia em Fármacos
ORIENTADORA: Prof. Dra. Margareth Borges Coutinho Gallo
RIO DE JANEIRO 2017
FICHA CATALOGRÁFICA
C512a Chaves, Juliana Alvim Paixão
Aplicação do princípio Quality by Design no processo de desenvolvimento analítico de métodos indicativos de estabilidade. / Juliana Alvim Paixão Chaves. – Rio de Janeiro, 2017. xiv, 55 f. ; 30 cm. Orientadora: Margareth Borges Coutinho Gallo Monografia (Especialização) – Instituto de Tecnologia em Fármacos-Farmanguinhos, Pós-graduação em Tecnologias Industriais Farmacêuticas, 2017. Bibliografia: f. 51-55 1. Desenvolvimento Analítico. 2. Analytical Quality By Design. 3. Controle de Qualidade. I. Título.
CDD 615.1
JULIANA ALVIM PAIXÃO CHAVES
Monografia apresentada junto ao Curso de Pós-Graduação Lato Sensu do Instituto de
Tecnologia de Fármacos – Farmanguinhos/FIOCRUZ, como requisito final à obtenção do título
de Especialista em Tecnologias Industriais Farmacêuticas.
BANCA EXAMINADORA
__________________________________________________
Prof. Dra. Margareth B. C. Gallo
Presidente da Banca (Orientadora). Farmanguinhos/FIOCRUZ
__________________________________________________
Prof. Dra. Karen Medeiros Gonçalves
Laboratório de Tecnologia Farmacêutica, Farmanguinhos/FIOCRUZ
__________________________________________________
MSc Carla Giordani Testa
Laboratório Farmacêutico da Marinha
Rio de Janeiro
2017
Dedicatória
Este trabalho é dedicado às mulheres fortes da minha família: Minha mãe Adailza,
minha vó Adahil, minha madrinha Leila (in memorian), minhas tias Adahil e Lilian e
minha sogra Joia. Vocês são muito especiais na minha vida e são mulheres tão belas,
cada qual a sua maneira, que me inspiram a ser cada vez melhor. Amo muito todas
vocês!
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente à Deus que me possibilitou persistir no caminho do
saber para a conclusão de mais essa etapa importante da minha vida.
À minha família, sobretudo, minha mãe e minha avó, que sempre me
possibilitaram uma vida cheia de carinho e que não mediram esforços para que eu
pudesse alcançar todos os meus objetivos, sempre confiando na minha capacidade.
Ao meu esposo David que no início dessa especialização era meu namorado e
nesse turbilhão de acontecimentos na minha vida sempre me ajudou com ideias,
estando comigo em meus momentos de apreensão e dúvidas, me mostrando uma
visão cada vez mais linda da vida, tornando tudo mais fácil.
À professora Margareth Gallo que confiou em meu trabalho desde o início e cujo
incentivo e apoio foram fundamentais.
Às coordenadoras do curso, Elisabeth e Carmem pelo carinho e por tornarem
essa caminhada muito mais agradável e feliz.
Aos amigos e colegas de turma pelos bons momentos de convívio.
Ao Laboratório Farmacêutico da Marinha, minhas chefes Fernanda Pereira e
Patrícia Pires e meus colegas de trabalho que me incentivaram, permitiram minha
liberação para realização da minha especialização e contribuíram para que fosse
possível a conclusão desse curso com a dedicação necessária.
Por fim, agradeço à todas as outras pessoas que direta ou indiretamente
colaboraram para a realização desse trabalho.
“A utopia está lá no horizonte. Me aproximo dois passos e
ela se afasta dois passos. Caminho dez passos e o
horizonte corre dez passos. Por mais que eu caminhe,
jamais alcançarei. Para que serve a utopia? Serve para
isso: para que eu não deixe de caminhar”.
Eduardo Galeano
RESUMO
CHAVES, Juliana Alvim Paixão. APLICAÇÃO DO PRINCÍPIO DE QUALITY BY DESIGN
NO PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO ANALÍTICO DE MÉTODOS INDICATIVOS
DE ESTABILIDADE. Rio de Janeiro, 2017. Curso de Pós-Graduação Lato Sensu do
Instituto de Tecnologia em Fármacos – Farmanguinhos/FIOCRUZ.
As ciências analíticas são consideradas uma parte integrante do desenvolvimento
farmacêutico, sendo etapa primordial do ciclo de vida do produto farmacêutico. O
desenvolvimento de Métodos Indicativos de Estabilidade (MIEs) por Cromatografia
Líquida de Alta Eficiência (CLAE) utilizando a abordagem tradicional (OFAT – One-factor-
at-time - Um fator de cada vez), no qual um único parâmetro é otimizado para a resposta
esperada enquanto os outros permanecem constantes é baseada no desenvolvimento
empírico. Nessa abordagem, o desenvolvimento é impulsionado pelos dados obtidos e
é realizado, geralmente, de forma retrospectiva, a variabilidade não é entendida e,
portanto, não é evitada. Esse tipo de abordagem apresenta um risco elevado de falhas
durante a transferência de metodologia, podendo levar a necessidade de
desenvolvimento de um método alternativo e revalidação, aumentando o custo e tempo
para o desenvolvimento de métodos. Abordagens mais atuais são baseadas em um novo
paradigma onde a qualidade não deve ser testada nos produtos e sim planejada e
construída durante os processos de desenvolvimento e de produção - Quality by Design
(QbD). Esta monografia visa apresentar os conceitos do QbD no contexto analítico,
conhecido como Analytical Quality by Design (AQbD).
Palavras Chave: Desenvolvimento Analítico, Analytical Quality By Design e
Controle de Qualidade
ABSTRACT
CHAVES, Juliana Alvim Paixão. APPLICATION OF THE PRINCIPLE OF QUALITY BY
DESIGN IN THE PROCESS OF ANALYTICAL DEVELOPMENT OF INDICATIVE
METHODS OF STABILITY. Rio de Janeiro, 2017.
Curso de Pós-Graduação Lato Sensu do Instituto de Tecnologia em Fármacos –
Farmanguinhos/FIOCRUZ.
The analytical sciences are considered an integral part of pharmaceutical
development, being a primordial stage in the pharmaceutical product life cycle. The
development of Stability-Indicating Methods (SIM) by High Performance Liquid
Chromatography (HPLC) using the traditional one-factor-at-time (OFAT) approach, in
which a single parameter is optimized for expected response while others remain
constant, is based on empirical development. In this approach, development is driven by
the data obtained and it is performed, generally, retrospectively; variability is not
understood and, therefore, is not avoided. This type of approach presents a high risk of
failures during technology transfer, which may lead to the need of developing an
alternative method and revalidation, increasing the cost and time for the development of
methods. Current approaches are based on a new paradigm where quality should not be
tested on products but rather to build by design - Quality by Design (QbD). This
monograph aims to present QbD concepts in the analytical context, in which it is being
applied, known as Analytical Quality by Design (AQbD).
Key Words: Analytical Development, Quality By Design e Quality Control
ÍNDICE DE TABELA
Tabela 1 - Comparação entre a abordagem tradicional e por AQbD ........................................ 17
Tabela 2 - ATP para IFA e Produto (JAYAGOPAL; SHIVASHANKAR, 2017) ........................... 20
Tabela 3 - Atributos Potenciais mais comuns de um método ..................................................... 21
Tabela 4 - Análise de risco para o desenvolvimento de método analítico usando FMEA...... 24
Tabela 5 - Amostras avaliadas no estudo de degradação forçada ............................................ 33
Tabela 6 – Reações de estresse realizadas durante um estudo de degradação forçada ..... 33
Tabela 7 - Exemplo de softwares empregados no desenvolvimento e otimização de métodos
por CLAE ............................................................................................................................................. 34
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de estabilidade e testes relacionados (Adaptado de SILVA et al.., 2009) .... 7
Figura 2 - Recolhimentos de medicamentos relacionados à ocorrência de impurezas - FDA
............................................................................................................................................... 9
Figura 3 – Os diferentes tipos de perfil de degradação (Adaptado de BRASIL, 2015b) ...... 13
Figura 4 - Etapas seguidas durante o desenvolvimento de um método pela abordagem AQbD
............................................................................................................................................. 18
Figura 5 - Diagrama de espinha de peixe mostrando a análise de causa e efeito para um
método de RP-HPLC para substâncias relacionadas (Adaptado de JAYAGOPAL e
SHIVASHANKAR, 2017) ...................................................................................................... 23
Figura 6 - Representação do Espaço de Concepção com apenas um CQA – Resolução do
IFA (Adaptado de KARMARKAR et al., 2011) ...................................................................... 30
Figura 7 - Representação do Espaço de Concepção para vários CQAs (Adaptado de
KARMARKAR et al., 2011) .................................................................................................. 30
Figura 8 - Fluxograma para o desenvolvimento analítico de MIEs por AQbD ..................... 32
ÍNDICE DE SIGLAS
ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária
ADS - Analytical Design Space
AQbD - Analytical QbD
ATP - Analytical Target Profile
RP-HPLC-UV/DAD - CLAE Por Fase Reversa Acoplado a um Detector de Fotodiodo
CP - Consulta Pública
CQA - Critical Quality Atribute
CLAE - Cromatografia Líquida de Alta Eficiência
DoE - Design of Experiments
DS - Design Space
EMA - European Medicines Agency
EDF - Estudo de Degradação Forçada
FMEA - Failure Modes, Effects Analysis
FDA - Food and Drug Agency
IFA - Insumo Farmacêutico Ativo
ICH - International Conference on Harmonisation of Technical Requirements for
Registration of Pharmaceuticals for Human
MODR - Method Operable Design Region
MIE - Método Indicativo de Estabilidade
OMS - Organização Mundial de Saúde
PBSD -Plackett Burman Screening Design
PMA - Potential Method Atributes
PD - Produtos de Degradação
PAR - Proven Acceptable Range
QbD - Quality by Design
QbT - Quality by Testing
QTPP - Quality Target Product Profile
RDC - Resolução da Diretoria Colegiada
RPN – Risk Priority Number
OOS – Out off Specification
OOT – Out off Tendency
OFAT – One-factor-at-time - Um fator de cada vez
SUMÁRIO
1. Introdução ...................................................................................................................................... 1
1.1 Justificativa ................................................................................................................................. 3
1.2 Objetivos ..................................................................................................................................... 5
1.2.1 Geral ....................................................................................................................................... 5
1.2.2 Específicos .............................................................................................................................. 5
1.3 Metodologia ................................................................................................................................ 5
2. O CENARIO DA QUALIDADE NA INDÚSTRIA FARMACEUTICA........................................................... 6
2.1 Histórico da Qualidade na Indústria Farmacêutica – Estabilidade de Medicamentos ................ 6
2.2 Desenvolvimento de Métodos Indicativos de Estabilidade por CLAE ........................................ 10
3. QUALIDADE DESDE O PROJETO/Concepção – QUALITY BY DESIGN ............................................... 14
4. QUALIDADE ANALÍTICA BASEADA NO PROJETO (AQbD) - ANALYTICAL QUALITY BY DESIGN ......... 16
4.1 Elementos da Qualidade Analítica por Concepção -AQbD ........................................................ 19
4.1.1 Perfil Analítico Alvo - Analytical Target Profile (ATP) ............................................................ 19
4.1.2 Atributo Crítico de Qualidade – Critical Quality Atribute (CQA)........................................... 21
4.1.3 Análise de Risco - Risk Assessment ...................................................................................... 22
4.1.4 Planejamento Experimental – Design of Experiments (DoE) ............................................... 27
4.1.5 Delineamento Espacial/Área de Concepção - Design Space (DS) ......................................... 28
4.1.6 Estratégia de Controle/Monitoramento - Analytical Control Strategy (ACS) ....................... 31
4.1.7 Monitoramento Contínuo do Método (CMM) ..................................................................... 31
4.2 Amostras utilizadas no Desenvolvimento de MIEs .................................................................... 32
4.3 Softwares utilizados no AQbD ................................................................................................... 33
5 CONCLUSÃO.................................................................................................................................. 35
6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFIAS ....................................................................................................... 37
1
1. INTRODUÇÃO
Estudos de produtos de degradação (PD) e de impurezas em medicamentos têm
sido exaustivamente discutidos pela área farmacêutica-industrial no Brasil desde a
publicação da Resolução da Diretoria Colegiada (RDC) nº 58 em 2013 (BRASIL, 2013)
que estabeleceu parâmetros para a notificação, identificação e qualificação de PD em
medicamentos com substâncias ativas sintéticas e semissintéticas, classificados
como novos, genéricos e similares.
Esta normativa tinha como prazo para entrar em vigor no final de dezembro de
2015. Porém, dada a complexidade que essa implementação requeria, a norma foi
atualizada pela RDC nº 53 de 4 de dezembro de 2015 (BRASIL, 2015a) que estendeu
os prazos para a implementação, de acordo com a classe farmacêutica do medica-
mento. Depois, os prazos e classes de medicamentos a terem seus estudos de de-
gradação realizados foram novamente atualizados pela RDC 171 de 24 de agosto de
2017 (BRASIL, 2017a). Atrelada à RDC 53/2015 , a ANVISA publicou o Guia n°04 -
Guia para obtenção do perfil de degradação, identificação e qualificação de PD em
medicamentos - em 04 de dezembro de 2015 (BRASIL, 2015b), o qual expressa o
entendimento da Agência sobre as melhores práticas com relação a procedimentos,
rotinas e métodos considerados adequados ao cumprimento de requisitos técnicos ou
administrativos exigidos na RDC n° 53/2015, mais especificamente, na realização de
estudos de degradação forçada e estudos de perfil de degradação, na identificação e
qualificação de PD (BRASIL, 2015b). Além desses tópicos, esse guia apresenta o es-
tudo de degradação forçada como uma ferramenta para o desenvolvimento de méto-
dos indicativos de estabilidade (MIE), cuja definição está apresentada abaixo (BRASIL,
2015a):
2
“Métodos analíticos quantitativos indicados para análise de
amostras de estabilidade, validados, capazes de detectar, ao
longo do tempo, mudanças nas propriedades físicas,
químicas ou microbiológicas de uma substância. Métodos
específicos capazes de mensurar com exatidão o teor do
insumo farmacêutico ativo, produtos de degradação e outros
componentes de interesse, sem interferência. A classificação
de um método como indicativo de estabilidade também
depende da finalidade à qual ele é proposto. Um método pode
ser indicativo de estabilidade somente para teor, sendo capaz
de quantificar um IFA em meio aos seus produtos de
degradação sem quantificar todos os produtos de
degradação relevantes; ou somente para produtos de
degradação, sendo capaz de quantificar todos os produtos de
degradação relevantes, mas não o IFA; ou ainda indicativo de
estabilidade para ambos os aspectos, ou seja, para teor e
para produtos de degradação”.
Os MIE desempenham um papel chave na regulação farmacêutica atual e a ne-
cessidade de utilização desse tipo de método passou a ser uma exigência em contex-
tos regulatórios diversos como, por exemplo, na obtenção de registro e em alterações
pós-registro (BRASIL, 2014), em estudos de estabilidade, no desenvolvimento de mé-
todos de dissolução, etc. No entanto, devido ao fato da ANVISA ter sido aceita como
membro da International Conference on Harmonisation of Technical Requirements for
Registration of Pharmaceuticals for Human (ICH), a partir de novembro de 2016, criou-
se a Consulta pública (CP) 285/2017 (BRASIL, 2017b) para estimular o diálogo entre
as várias partes interessadas a fim de alinhar as exigências da RDC 53/2015 ao que
3
é preconizado pela ICH, resultando na RDC 171/2017, a qual revisa a aplicabilidade
da RDC 53/2015 em relação aos produtos já registrados.
Uma das abordagens mais atuais para o desenvolvimento de métodos segue a
tendência de implementação do conceito de Quality by Design (QbD), o qual diz que
a qualidade não deve ser testada nos produtos e sim planejada e construída durante
os processos de desenvolvimento e de produção. No contexto analítico, esse conceito
vem sendo ampliado e conhecido como Analytical QbD (AQbD). O conceito de QbD é
abordado na ICH Q8 (R2) e explora o desenvolvimento sistemático, conduzido pelo
conhecimento, realizado de forma prospectiva, baseado em ciência e na análise de
riscos, onde a variabilidade explorada e entendida é focada na qualidade do produto
e em um método mais robusto e econômico. Nesta conjuntura, a abordagem QbD
pode ser uma estratégia preferida e recomendada a ser seguida no desenvolvimento
de métodos analíticos de forma a obter flexibilidade regulatória, favorecer a transfe-
rência de tecnologia, reduzir os resultados fora de especificação (OOS) e fora de ten-
dência (OOT), apresentar alto grau de robustez e melhor custo efetivo (ICH, 2009) O
QbD é focado no desenvolvimento farmacotécnico e é obrigatório nos países que se-
guem o ICH.
1.1 Justificativa
Considerando que muitas metodologias serão desenvolvidas para atender à
RDC nº 53 de 2015 (BRASIL, 2015a), a utilização de novas abordagens e ferramentas
no desenvolvimento de métodos torna-se relevante, principalmente com o intuito de
reduzir o tempo, custo, riscos e retrabalho, trazer maior flexibilidade regulatória e gerar
uma documentação de melhor qualidade para auxiliar o desenvolvimento
farmacotécnico. Com isso, o uso do conceito de Analytical Quality by Design será
4
apresentado nessa monografia com o objetivo de introduzir essa abordagem como
uma abordagem útil no desenvolvimento de método analítico associado aos estudos
de degradação forçada de fármacos e medicamentos.
5
1.2 Objetivos
1.2.1 Geral
Realizar o levantamento bibliográfico acerca do tema Quality by Design e
avaliar a sua aplicabilidade nos métodos analíticos, especialmente em
Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE).
1.2.2 Específicos
Apresentar os elementos da Qualidade Analítica por Concepção.
Apresentar um fluxograma para o desenvolvimento analítico de métodos
indicativos de estabilidade baseado no conceito de AQbD;
Identificar os principais softwares e abordagens aplicadas nas ciências
analíticas;
1.3 Metodologia
A prospecção para o conceito QbD aplicado a métodos analíticos foi realizada
em base de dados científicos com as seguintes palavras-chave, principalmente:
Quality by Design, Analytical Quality by Design, Stability Indicating Method, Automated
Method Development. Após análise dos artigos, livros e normas nacionais e
internacionais, cerca de 40 documentos foram selecionados para constituir a amostra
bibliográfica utilizada nesta monografia, baseado no seu grau de importância científica.
6
2. O CENARIO DA QUALIDADE NA INDÚSTRIA FARMACEUTICA
2.1 Histórico da Qualidade na Indústria Farmacêutica – Estabilidade de
Medicamentos
A descoberta de novos fármacos no início do século XX veio acompanhada do
conhecimento de diversos efeitos adversos a medicamentos que, no entanto, não
eram claramente estudados e entendidos (HALEEM et al., 2015). Várias tragédias
mundiais como, por exemplo, o caso da Talidomida, nas décadas de 60/70
estimularam um aumento substancial na publicação de leis, normas e diretrizes no
âmbito de assegurar a qualidade, eficácia e segurança de medicamentos, indicando
uma maior preocupação dos órgãos reguladores e maior controle do desenvolvimento
e produção por parte das indústrias (HALEEM et al., 2015). Ainda naquela época,
foram estabelecidas as primeiras normas de farmacovigilância e as primeiras
alternativas para a previsão do prazo de validade de medicamentos. Na década de 90,
Japão, EUA e União Europeia se reuniram na ICH gerando a harmonização da
documentação acerca dos estudos de estabilidade com o melhor entendimento das
diferentes zonas climáticas entre os países (CAPUCHO; MASTROIANNI; CUFFINI,
2008).
A Organização Mundial de Saúde (OMS) definiu estabilidade farmacêutica como
a capacidade do produto farmacêutico manter as suas propriedades químicas, físicas,
microbiológicas e biofarmacêuticas dentro dos limites especificados durante todo o
seu prazo de validade (BAJAJ et al., 2012).
A estabilidade de produtos farmacêuticos depende de fatores ambientais, como
temperatura, umidade e luz, e de outros relacionados com o próprio produto, como
propriedades físico-químicas de substâncias ativas e excipientes farmacêuticos,
forma farmacêutica e sua composição, processo de fabricação, tipo e propriedades
7
dos materiais da embalagem (BRASIL, 2005).
Para garantir a integridade química, física, microbiológica, terapêutica e
toxicológica do medicamento e do Insumo Farmacêutico Ativo (IFA) dentro dos limites
de aceitação especificados são realizados estudos de estabilidade, onde são
avaliadas as influências dos fatores ambientais em função do tempo na sua
embalagem primária. As variáveis avaliadas nos estudos de estabilidade podem ser
classificadas conforme demonstrado na Figura 1 (SILVA et al., 2009). A estabilidade
química provavelmente é o aspecto mais importante da estabilidade farmacêutica,
pois a sua falta pode ocasionar perda de pureza e potência, gerando perda de
eficiência farmacêutica e o aparecimento de produtos de degradação tóxicos ou não,
dentre outras consequências.
Figura 1 - Tipos de estabilidade e testes relacionados (Adaptado de SILVA et al..,
2009)
A ANVISA publicou a Resolução RE n° 01/2005 (BRASIL, 2005) que contém o
Guia para a Realização de Estudos de Estabilidade. Esta regulamentação está
8
direcionada, principalmente, aos testes de estabilidade para determinação do prazo
de validade dos medicamentos e período de utilização em embalagem e condições
de armazenamento específicas. Estes testes podem ser realizados juntamente com
os estudos de pré-formulação, sendo os estudos de incompatibilidade fármaco-
excipientes e degradação forçada, assim como o desenvolvimento de métodos
indicativos de estabilidade, essenciais nessa etapa de desenvolvimento. Segundo a
ANVISA, devem ser realizados 3 tipos de estudo de estabilidade: Acelerado,
acompanhamento e longa duração.
ESTUDO DE ESTABILIDADE ACELERADO: Estudo projetado para acelerar a
degradação química e/ou mudanças físicas de um produto farmacêutico em condições
forçadas de armazenamento. Os dados assim obtidos, juntamente com aqueles
derivados dos estudos de longa duração, podem ser usados para avaliar efeitos
químicos e físicos prolongados em condições não aceleradas e para avaliar o impacto
de curtas exposições a condições fora daquelas estabelecidas no rótulo do produto,
que podem ocorrer durante o transporte.
ESTUDO DE ESTABILIDADE DE ACOMPANHAMENTO: Estudo realizado para
verificar se o produto farmacêutico mantém suas características físicas, químicas,
biológicas, e microbiológicas conforme os resultados obtidos nos estudos de
estabilidade de longa duração.
ESTUDO DE ESTABILIDADE DE LONGA DURAÇÃO: Estudo projetado para
verificação das características físicas, químicas, biológicas e microbiológicas de um
produto farmacêutico durante e, opcionalmente, depois do prazo de validade esperado.
Os resultados são usados para estabelecer ou confirmar o prazo de validade e
recomendar as condições de armazenamento.
9
Entre os anos de 2013 e 2017, a ANVISA publicou diversas legislações tratando
sobre produtos de degradação e métodos indicativos de estabilidade. Essa evolução
dos regulamentos e diretrizes demonstra a preocupação das Agências reguladoras na
garantia da segurança de medicamentos para a população.
No cenário mundial, o site do FDA reporta um crescente aumento no número de
recolhimentos relacionados a impurezas, conforme o recorte apresentado na Figura 2
os dados foram retirados do site do FDA no recorte de tempo apresentado na figura.
Figura 2 - Recolhimentos de medicamentos relacionados à ocorrência de impurezas
- FDA
A realização do estudo de degradação forçada e o desenvolvimento de MIEs em
paralelo ao processo de desenvolvimento de medicamentos leva a um melhor
entendimento sobre a estabilidade da molécula e dos produtos, gerando subsídios
para um melhor desenvolvimento da formulação, do processo de fabricação e das
condições de armazenamento. Apesar de não haver um conjunto de condições
padronizadas aplicável a todos os medicamentos e IFA, um estudo de degradação
forçada e um desenvolvimento de métodos concebidos e executados de maneira
organizada e sistemática com grande embasamento teórico traz celeridade,
diminuição de falhas e maior garantia de qualidade e segurança.
10
2.2 Desenvolvimento de Métodos Indicativos de Estabilidade por CLAE
A cromatografia líquida foi definida no início dos anos 1900 pelo trabalho do
botânico russo Mikhail S. Tswett. Seus experimentos se concentraram na separação
de um extrato de planta em uma coluna de carbonato de cálcio usando éter de petróleo.
Enquanto a amostra passava através da coluna por gravidade, bandas de diferentes
cores iam se formando. Ele relacionou as faixas separadas aos compostos que
poderiam estar originalmente contidos no extrato. Ele havia descoberto uma
separação analítica desses compostos com base na força da atração química de cada
composto em relação ao carbonato de cálcio (fase estacionária) ou ao éter (fase
móvel). Os compostos que eram mais fortemente atraídos pela fase estacionária
retardavam a sair, enquanto outros compostos mais fortemente atraídos pela fase
móvel eram retirados mais rapidamente da coluna. Tswett nomeou a técnica
descoberta de cromatografia (das palavras gregas chroma, que significa cor e gráfico,
significando escrever literalmente, escrita de cor). Curiosamente, o nome russo Tswett
significa cor. Hoje, a cromatografia líquida, em suas várias formas, tornou-se uma das
ferramentas mais poderosas na química analítica (MALDANER; JARDIM, 2012).
A cromatografia moderna surgiu a partir de Martin e Synge, em 1941, quando
concluíram que para o melhor desempenho da cromatografia líquida, era necessária
uma fase estacionária com partículas de tamanho reduzido, sendo necessário o
incremento de pressão para forçar a fase móvel a passar pela coluna, surgindo assim
a cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) (MALDANER; JARDIM, 2009).
O desenvolvimento de MIE usando CLAE por fase reversa acoplado a um
detector de fotodiodo (RP-HPLC-UV/DAD) tem sido largamente empregado
(RIDDHIBEN et al., 2011; KAVITHA et al., 2013; BLESSY et al., 2014). A grande
popularidade dessa técnica em estudos de estabilidade é devido a sua alta
11
capacidade de resolução, sensibilidade e seletividade. Além disso, as colunas
cromatográficas e os equipamentos de alta tecnologia presentes no mercado
impulsionam essa técnica para sua grande difusão, emprego e consolidação no
mercado farmacêutico. Compostos não voláteis, termicamente instáveis e
iônicos/polares podem ser analisados por essa técnica. A metodologia por RP-HPLC-
UV/DAD permite a quantificação e determinação da pureza de pico. No entanto, a
detecção por UV é limitada apenas a compostos que apresentem grupos cromóforos.
Caso contrário, outros métodos de detecção devem ser utilizados (RIDDHIBEN et al.,
2011).
Para o desenvolvimento do MIE, não é aconselhável utilizar apenas amostras do
IFA ou medicamento no final do estudo de estabilidade de longa duração. Isto porque,
em geral, a degradação é pequena, sendo passível de ocorrer dois tipos de problemas
(BRASIL, 2015b):
1. Caso seja observada uma ligeira redução no resultado de teor sem observação
de produtos de degradação, não é possível saber se a ligeira redução é
somente uma variação intrínseca da análise ou se houve, de fato, degradação
e o PD não está sendo detectado.
2. Caso não seja observada variação de teor, não é possível saber se realmente
não houve degradação ou se não há separação entre o pico do IFA e de seus
PD.
Por esses motivos, é necessário causar deliberadamente a degradação em
maior escala do IFA e/ou medicamento, expondo-os a condições mais extremas que
aquela praticada no estudo de estabilidade de longa duração. Ou seja, é necessário
realizar o estudo de degradação forçada também chamado de estudo de estresse
(BRASIL, 2015b). Nesse contexto, o estudo de degradação forçada (EDF) é a
ferramenta utilizada para se obter um perfil de degradação para o desenvolvimento
12
do método indicativo de estabilidade com seletividade adequada. Além disto, o EDF
fornece informações acerca das possíveis rotas de degradação de um determinado
produto, dependendo das condições de estresse às quais a substância em análise é
submetida (BRASIL, 2015b).
Como o desenvolvimento analítico é também um processo, a aplicação dos
conceitos de QbD podem ser implementados para o planejamento e desenvolvimento
deste processo, sobretudo para métodos indicativos de estabilidade que utilizam um
número elevado de amostras provenientes do EDF. Na prática, o perfil de degradação
obtido no EDF, conhecido como “perfil potencial”, é diferente do perfil obtido no estudo
de estabilidade, denominado de perfil de degradação “real”, tanto qualitativamente
(compostos diferentes) quanto quantitativamente (concentrações diferentes), mas do
ponto de vista qualitativo, o perfil “real” está contido no perfil “potencial”. Os perfis de
degradação obtidos no estudo de estabilidade acelerada e de longa duração também
podem ser qualitativa e quantitativamente diferentes, conforme exemplificado na
Figura 3 (BRASIL, 2015b).
13
Figura 3 – Os diferentes tipos de perfil de degradação (Adaptado de BRASIL, 2015b)
Como o objetivo do MIE é separar com resolução e seletividade o IFA dos seus
produtos de degradação e de possíveis excipientes, o grau de polaridade desses
compostos pode ser muito variável, e, por esse motivo, a cromatografia no modo
reverso é o tipo de técnica mais apropriada.
No entanto, a existência de múltiplas variáveis a serem consideradas, como
proporção de fase móvel, colunas cromatográficas, concentrações, temperatura de
análise, condições de degradação, etc, que resultem e garantam a qualidade final do
método, torna o desenvolvimento mais eficiente e exige um planejamento de
experimentos – Design of experiments (DoE) para que a aplicação do QbD (o DoE
está incluído no QbD; corresponde a uma das etapas) e determinação do design
space (DS) reduzam o risco de falhas, devido ao estudo das interações entre as
variáveis possíveis, possibilitando uma estratégia de controle e monitoramento
contínuo do método (TURPIN et al., 2008).
14
3. QUALIDADE DESDE O PROJETO/CONCEPÇÃO – QUALITY BY DESIGN
Segundo o ICH, QbD é definido como uma abordagem sistemática para o
desenvolvimento que começa com objetivos predefinidos e enfatiza a compreensão
de produtos e processos e o controle de processos, com base em ciências e gestão
de risco de qualidade (ICH, 2009). O termo Quality by Design, cuja tradução é
conhecida como: "Qualidade desde o projeto" ou "Qualidade por Concepção", foi
criado na década de 1960 pelo engenheiro elétrico Joseph Moses Juran que
acreditava que o produto deveria ser construído com qualidade, segurança e eficácia
desde a sua concepção (YU, 2008). A qualidade deve ser controlada em cada etapa
do processo para maximizar a probabilidade de que o produto final alcance seus
atributos de qualidade e as suas especificações. A principal meta do QbD é incorporar
qualidade em produtos farmacêuticos através de planejamento bem definido, tendo
surgido pela necessidade de maior flexibilização nos processos de fabricação, pois
apresenta-se como uma abordagem proativa, sistemática e científica, com base em
análise de risco de desenvolvimento de um produto (RAMAN; MALLU; BAPATU, 2015).
A abordagem de desenvolvimento de produtos pelo QbD é uma alternativa à
abordagem tradicional, a qual é realizada de forma empírica e baseada em testes, o
que pode originar problemas de qualidade, reprodutibilidade e de fabricação de difícil
identificação da causa raiz, gerando um aumento de custo, principalmente na fase de
escalonamento devido ao desconhecimento das fontes de variabilidade (RATHORE;
WINKLE, 2009).
A utilização do conceito de QbD reflete o grau de maturidade e de entendimento
do processo fabril em todas as etapas, sua utilização requer o envolvimento de uma
equipe multidisciplinar, onde os conhecimentos são interligados desde a concepção
do produto e seu desenvolvimento até a etapa pós-regulatória (PRAMOD et al., 2016).
15
O guia ICH Q8(R2) introduziu o conceito de área do projeto (design space), que
é a “combinação multidimensional e interação de variáveis de entrada e parâmetros
de processo que proporcionam garantia de qualidade do medicamento”, sendo
possível entender os efeitos de cada variável e suas interações criando uma região
de trabalho para obter as condições mais eficientes e que não comprometam a
qualidade do produto/metodologia, além de proporcionar uma flexibilidade regulatória
para mudanças, pois mudanças concebidas dentro da DS não são consideradas
mudanças, dessa forma não é necessário um processo de alteração regulatória pós-
registro. Com isso, a realização de novos estudos e a otimização de projetos,
principalmente nos processos de transferência de tecnologia, sem a aprovação formal
dos órgãos reguladores, é uma oportunidade para a melhoria contínua (ICH, 2009).
De acordo com o ICH Q8(R2), os elementos de QbD são, resumidamente:
Quality Target Product Profile (QTPP) - Este elemento identifica quais os
atributos são necessários para que se possa atingir a qualidade e segurança desejada
do produto. Trata-se do escopo do produto. Relaciona o perfil de qualidade, os
parâmetros que precisam ser alcançados para garantir a qualidade do produto.
Critical Quality Atribute (CQA) – São as propriedades ou características físico-
químicas, biológicas ou microbiológicas do produto acabado que tem impacto direto
no QTPP e que devem estar dentro de um limite apropriado, intervalo ou distribuição
para garantir a qualidade desejada para o produto.
Risk Assessment (Análise de risco) – Gerenciamento do risco que identifica
qual atributo do produto e parâmetros do processo que geram potencial efeito no CQA
do produto.
Design Space (DS) – Combinação multidimensional da interação entre variáveis
de entrada e parâmetros de processo que garantem a qualidade esperada do produto.
16
A utilização do QbD como ferramenta para o desenvolvimento de métodos é
focada na qualidade dos resultados analíticos que, consequentemente, levam a uma
maior qualidade do medicamento. A utilização dessa abordagem para o
desenvolvimento de metodologias analíticas é relativamente mais nova e apresenta
alguns desafios para a sua implementação, especialmente porque não é uma
exigência regulatória ainda. Nos tópicos a seguir estão descritas a abordagem, os
termos e o fluxo de trabalho referenciados na literatura científica e no programa piloto
de pesquisa conjunta do FDA e EMA (European Medicines Agency) , que visa realizar
uma avaliação paralela de áreas relevantes nas indústrias que usam a abordagem
QbD com o objetivo de facilitar o entendimento das duas agências acerca dos novos
conceitos regulatórios que essa abordagem proporciona (ICH, 2009; GRAUL et al.,
2011)
4. QUALIDADE ANALÍTICA BASEADA NO PROJETO (AQBD) - ANALYTICAL QUALITY BY DESIGN
O modelo tradicional de desenvolvimento de métodos é baseado na abordagem
Quality by Testing (QbT). Nessa abordagem, o método preliminar é definido a partir
de um método farmacopeico. Caso contrário, na inexistência daquele, a maioria dos
pesquisadores realiza uma pesquisa bibliográfica para definir o método de partida ou
realiza um gradiente exploratório usando CLAE no modo reverso acoplada a um
detector UV/DAD, se o analito possuir grupamento cromóforo (RAMAN; MALLU;
BAPATU, 2015).
A utilização da abordagem QbD para desenvolvimento analítico é conhecida
como Analytical Quality by Design (AQbD) e segue a tendência descrita pelo ICH Q8
para o desenvolvimento farmacêutico, sendo ratificada pela publicação da USP de
2013, na qual é discutido o conceito moderno de um modelo de ciclo de vida (lifecycle
17
management of analytical procedures), baseado no QbD, descrito nas diretrizes Q8,
Q9 e Q10 da ICH, aplicado a procedimentos analíticos. O FDA ressaltou os benefícios
do QbD no contexto analítico no Fórum Internacional de Processos em Química
Analítica - IFPAC 2013 (LIONBERGER et al., 2008; BONDI; DRENNEN, 2011; REID
et al., 2013) e, de acordo com o ICH Q8, os dois tipos de abordagem são comparados
na Tabela 1.
O conceito de ciclo de vida descrito no ICH Q8 é adaptável aos procedimentos
analíticos se considerarmos um método analítico como um processo e o resultado
desse processo como o resultado relatável, ou seja, o valor que será comparado ao
critério de aceitação. O objetivo da aplicação dos princípios do QbD aos
procedimentos analíticos é alinhar, de forma holística, a variabilidade do procedimento
analítico com os requisitos do produto a ser testado e melhorar a confiabilidade do
procedimento pela compreensão, redução e controle das fontes de variabilidade.
Tabela 1 - Comparação entre a abordagem tradicional e por AQbD
TRADICIONAL AQbD
Inicia com uma abordagem empírica de tentativa e erro
Inicia com uma abordagem baseada em ciência com objetivos definidos
Performance do método é avaliada durante a validação
A performance é avaliada durante o estabelecimento do ATP
Pouco entendimento das variáveis analíticas
Avaliação sistemática das variações individuais e suas interações
Qualidade do método baseada na validação
A qualidade é desenhada durante o desenvolvimento pela robustez e
reprodutibilidade
Verificação e transferência do método são atividades separadas
Qualificação de desempenho e verificação são atividades contínuas
durante o ciclo de vida
Não existe flexibilidade regulatória às mudanças
Alterações dentro do MODR não são consideradas mudanças e não exigem
submissões pós-registro
Não há espaço para melhorias Flexibilidade na implementação de
melhorias
18
O fluxo típico para o desenvolvimento de métodos por AQbD está demonstrado
na Figura 4 e cada elemento será explicado com detalhes no tópico 4.1.
Figura 4 - Etapas seguidas durante o desenvolvimento de um método pela
abordagem AQbD
A melhor compreensão das variáveis que afetam o desempenho de um
procedimento analítico fornece maior garantia de que os atributos de qualidade do
produto testado poderão ser avaliados de forma confiável. O método desenvolvido
passa a ter um monitoramento contínuo para demonstrar que atende aos critérios
predefinidos ao longo de seu uso. A implementação de mudanças no procedimento é
baseada no conhecimento adquirido durante a vida útil do procedimento, o que
garante que o procedimento permanece adequado para o uso pretendido. A chave
para a abordagem geral é a compreensão da variabilidade geral, incluindo a
variabilidade resultante do processo de fabricação, das amostras estressadas e
contaminadas bem como o procedimento analítico. O entendimento da variabilidade
do método permite que pequenas mudanças possam ser implementadas, o que
favorece ajustes em transferências de metodologias (LLOYD; BERGUM, 2014).
19
Ao avaliar a robustez durante o desenvolvimento do método e através da
interação de vários fatores simultaneamente, diferentemente do que é feito atualmente,
onde o quesito robustez é avaliado através de variações individuais de parâmetros
(BRASIL, 2017c), a compreensão da influência combinada de diferentes fatores no
método e na sua resposta é muito melhor entendida, diminuindo as dificuldades em
transferências de metodologias entre setores ou em diferentes laboratórios, o que
poderia ocasionar a necessidade de revalidação (PERAMAN; BHADRAYA;
PADMANABHA REDDY, 2015).
4.1 Elementos da Qualidade Analítica por Concepção -AQbD
4.1.1 Perfil Analítico Alvo - Analytical Target Profile (ATP)
O ATP é o equivalente ao QTPP no planejamento do processo, trata-se do
escopo do método. É a etapa principal em AQbD, a qual se inicia com a definição do
propósito/finalidade do método que, por conseguinte, estará fundamentado no
conhecimento prévio das propriedades da molécula que será quantificada como, por
exemplo, suas vias e mecanismos de degradação, suas impurezas processuais e
produtos de degradação, suas interações com os excipientes contidos no produto final,
a faixa de concentração juntamente com as características de desempenho desejadas
– as especificações - e os limites de aceitação. Para isto, a pesquisa bibliográfica,
denominada neste contexto de Estudo do Estado da Arte, é parte fundamental do ATP
e vai definir os vários aspectos do método como a seleção das fases, do instrumento,
a preparação do padrão e da amostra e etapas do procedimento como sonicação,
centrifugação, agitação mecânica, entre outros, como exemplificado na Tabela 2
(JAYAGOPAL; SHIVASHANKAR, 2017).
20
Os critérios definidos no ATP referem-se aos atributos de dados de qualidade do
resultado relatável, isto é, precisão e incerteza de medição, que incluem todas as
fontes de variabilidade. Identificar o resultado do método como o resultado relatável
fornece um alvo para o desenvolvimento e ajuda a assegurar que o procedimento é
desenvolvido para requisitos de desempenho predeterminados que estão diretamente
ligados à qualidade dos dados. A utilização do ATP introduz atributos de desempenho
e altera a forma como atualmente definimos e avaliamos as características de
desempenho analítico. O ATP serve como ponto de referência para avaliar a aptidão
de um procedimento analítico não apenas na fase de desenvolvimento, mas também
durante todas as mudanças dentro do ciclo de vida analítico (ROZET et al., 2012).
Tabela 2 - ATP para IFA e Produto (JAYAGOPAL; SHIVASHANKAR, 2017)
ATP Alvo Justificativa
Amostra IFA ou medicamento
Desenvolver um método analítico para Quantificação de determinada molécula no IFA ou medicamento, podendo ser o princípio ativo ou outros componentes
Tipo de Método Fase reversa ou fase
normal Baseado na polaridade da molécula
que influencia o alvo do método
Instrumento CLAE, CG,
potenciometria
Baseado na disponibilidade de grupamento cromóforos, volatilidade e
outras características estruturais e moleculares do método que devem ser
explicadas
Características da amostra
Forma farmacêutica - Sólido, Líquido, Supositórios,
Comprimidos de liberação prolongada
A técnica de extração da amostra deve ser alvo, a necessidade de sonicação,
agitação mecânica, centrifugação, filtração deve ser definida
Preparação do padrão e amostras
Diluente Justificado com base na solubilidade e
pKa do IFA
Aplicação do método
Doseamento do IFA, produtos terminados ou
intermediários
A aplicação do método é alvo do desenvolvimento de método como:
doseamento de IFA, Produto Terminado, Produto intermediário,
amostras de estabilidade, uniformidade de conteúdo.
21
4.1.2 Atributo Crítico de Qualidade – Critical Quality Atribute (CQA)
Em paralelo com a definição do ICH para o desenvolvimento de produtos, os
atributos críticos de qualidade no contexto analítico são os aspectos que afetam a
segurança, desempenho e eficácia do método (ICH, 2009). Um CQA se refere às
propriedades ou características do método que podem ter impacto direto no ATP e
que devem estar dentro de um limite apropriado, intervalo ou distribuição para garantir
o desempenho desejado, devendo ser controlado (LIONBERGER et al., 2008; YU,
2008). Logo, considerando o desenvolvimento de um método por CLAE, os
parâmetros cromatográficos como assimetria, número de pratos teóricos, resolução
entre os picos, pureza de pico, fator de capacidade, etc, são exemplos típicos de
CQAs que se relacionam ao resultado desejado de um método seletivo (JAYAGOPAL;
SHIVASHANKAR, 2017).
Em conjunto com o CQA, os atributos potenciais do método (Potential Method
Atributes -PMAs), que incluem todas as características que podem impactar no
desenvolvimento e desempenho do método como as relacionadas aos recursos
humanos, equipamentos, materiais, ambiente, métodos e medidas, devem ser
descritos para posterior análise de risco (KOCHLING et al., 2016). A Tabela 3
apresenta alguns destes atributos.
Tabela 3 - Atributos Potenciais mais comuns de um método
Recursos Humanos
Treinamento
Comunicação
Habilidades Individuais
Materiais
Pureza
Armazenamento
Manuseio
22
Tabela 4 - Atributos Potenciais mais comuns de um método
Equipamentos
Detector
Volume morto
Método de eluição
Tipo de Injetor
Tipo de forno de coluna
Fase estacionária
Método
Número de analitos
Fase móvel
Concentração
Diluente
Estabilidade das soluções
Processo de preparação das soluções
Tempo de análise
Fluxo
Volume de Injeção
Tipo de filtração
Medida
Tempo de retenção
Parâmetros de adequabilidade do sistema
Integração
Limites de Detecção e Quantificação
Ambiente Temperatura
Umidade
4.1.3 Análise de Risco - Risk Assessment
A identificação dos CQAs e PMAs faz parte do gerenciamento de risco. A
aplicação do processo de gerenciamento de risco está descrita no ICH Q9. A definição
dos atributos de qualidade críticos e a análise de risco desses atributos devem ser
realizadas desde os estágios iniciais do desenvolvimento do método até ao
monitoramento contínuo do método. Em geral, pode-se utilizar um diagrama de
espinha de peixe (Ishikawa) para avaliação do risco. A Figura 5 demonstra um
exemplo de identificação de riscos através de um diagrama de espinha de peixe para
um método analítico típico (RAMAN; MALLU; BAPATU, 2015). O diagrama de Ishkawa
23
apresenta resultados voltados para a identificação e agrupamento dos riscos. Após a
identificação dos riscos dos CQAs identificados, a análise de riscos pode ser realizada
utilizando a ferramenta FMEA (Failure Modes, Effects Analysis), exemplificada na
Tabela 5, de onde podem ser definidos quais atributos poderiam ser estudados e
incluídos no planejamento e a categorização dos riscos para priorização das ações
preventivas/corretivas, com o objetivo de analisar as falhas no planejamento e
execução do processo de desenvolvimento de métodos e consequentemente
melhorá-lo. O valor de RPN (Risk Priority Number) é uma multiplicação dos índices de
severidade, ocorrência e detecção, que direcionam a tratativa dos riscos.
Nesse caso, sendo considerado de 0 – 100 – risco baixo, 100 – 200 – risco
moderado e > 200 – risco alto.
Figura 5 - Diagrama de espinha de peixe mostrando a análise de causa e efeito para um método de RP-HPLC para substâncias relacionadas (Adaptado de JAYAGOPAL
e SHIVASHANKAR, 2017)
24
Tabela 5 - Análise de risco para o desenvolvimento de método analítico usando FMEA
Objeto de Estudo: Desenvolvimento de Método Analítico por RP-HPLC-UV/DAD
Parâmetro Falha Potencial Dano ou Efeito Causa da falha
Oco
rrên
cia
(O)
Se
veri
dad
e (S
)
Det
ecç
ão (
D)
RPN
Seletividade
Interferência do placebo
Detecção e quantificação incorreta do IFA Desenvolvimento do método. Método de eluição (gradiente ou isocrático) não ade-
quado. 2 8 2 32
Qualidade dos rea-gentes
Detecção incorreta de impurezas Não utilização de reagentes de grau
HPLC 1 8 4 32
Separação não su-ficiente
Detecção e quantificação incorreta do IFA. Detec-ção incorreta de impurezas. Balanço de massas
inconsistente Desenvolvimento do método. 5 10 6 300
Interferência do di-luente
Detecção e quantificação incorreta do IFA Desenvolvimento do método. Diluente
não adequado. 1 8 2 16
Resolução
pH da Fase móvel Ionização de componentes da mistura. Alteração
nos tempos de retenção. Não detecção de impure-zas. Balanço de massas inconsistente.
Desenvolvimento do método. Erro de pre-paro pelo analista. Equipamento não cali-
brado corretamente. 4 8 3 96
Tamanho de partí-cula da coluna
Alteração nos tempos de retenção. Não detecção de impurezas. Balanço de massas inconsistente.
Desenvolvimento do método. Coluna com armazenamento incorreto.
4 6 5 120
Ruído Dificuldade na detecção de impurezas. Dificuldade
na integração dos picos.
CLAE sem qualificação ou com lavagem do sistema deficiente. Lâmpadas com nú-mero de horas acima do recomendado.
1 5 1 5
Gradiente Alteração no tempo de retenção. Modificação na separação, especificidade e seletividade dos pi-
cos. Não detecção de impurezas.
Desenvolvimento. CLAE sem qualifica-ção. Erro na configuração do método pelo
analista. 4 6 3 72
25
Objeto de Estudo: Desenvolvimento de Método Analítico por RP-HPLC-UV/DAD
Parâmetro Falha Potencial Dano ou Efeito Causa da falha
Oco
rrên
cia
(O)
Se
veri
dade
(S
)
Det
ecç
ão (
D)
RPN
Estabilidade das soluções
pH do diluente Degradação do pico principal. Aumento de impure-
zas potenciais.
Desenvolvimento do método. Erro de pre-paro pelo analista. Equipamento não cali-
brado corretamente. 3 5 1 15
Compatibilidade do filtro
Alteração na recuperação. Aparecimento de picos que podem ser confundidos com impurezas.
Teste de filtro não realizado ou realizado incorretamente. Troca de material pelo
analista. 1 5 1 5
Temperatura Degradação dos analitos. Aumento de impurezas potenciais. Evaporação do diluente. Precipitação
do analito.
Armazenamento das soluções não esta-belecido ou estabelecido incorretamente.
Erro de armazenamento pelo analista. Falta de controle de temperatura.
1 5 1 5
Procedimento de extração
Degradação dos analitos. Aumento de impurezas potenciais. Evaporação do diluente. Precipitação
do analito. Modificação na separação e na recupe-ração.
Desenvolvimento do método. Ausência de definição no método. Erro do analista.
2 6 3 36
Formato do pico
Tipo de coluna Altera as interações analito x fase estacionária.
Mudança na resolução e tempo de análise. Desenvolvimento do método. Troca de
material. 5 10 3 150
pH e fração de or-gânico do diluente
Incompatibilidade com a fase móvel. Precipitação. Solubilidade do analito. Mudança na resolução e
inconsistência no balanço de massas.
Desenvolvimento do método. Erro de pre-paro pelo analista.
4 7 4 112
pH da Fase móvel Ionização dos componentes da mistura. Alteração
da separação, resolução e balanço de massas. Desenvolvimento do método. Erro de pre-
paro pelo analista. 3 8 3 72
Volume de injeção Ultrapassa os limites de absorção. Dificulta a de-
tecção de PD em baixa concentrações Desenvolvimento. CLAE sem qualifica-ção. Erro na configuração do método.
2 5 1 10
26
Objeto de Estudo: Desenvolvimento de Método Analítico por RP-HPLC-UV/DAD
Parâmetro Falha Potencial Dano ou Efeito Causa da falha
Oco
rrên
cia
(O)
Se
veri
dade
(S
)
Det
ecç
ão (
D)
RPN
Balanço de massas
Fator resposta dos PDs
Falta de entendimento sobre a degradação e apa-recimento de impurezas.
Desenvolvimento de métodos. Pesquisa bibliográfica. Ausência da identificação de
impurezas. 6 10 6 360
Pureza do pico principal
Falta de especificidade e seletividade dos picos. Não detecção de impurezas.
Desenvolvimento de métodos. Pesquisa bibliográfica. Ausência da identificação de
impurezas. 6 10 6 360
Ausência de grupa-mentos cromóforos
Não detecção de impurezas. Desenvolvimento de métodos. Pesquisa
bibliográfica. Ausência da identificação de impurezas.
4 6 2 48
Tempo de corrida insuficiente
Não detecção de impurezas. Desenvolvimento de métodos. Pesquisa
bibliográfica. Ausência da identificação de impurezas.
4 6 2 48
Recuperação
Compatibilidade do filtro
Alteração na recuperação. Aparecimento de picos que podem ser confundidos com impurezas. Não
detecção de impurezas.
Teste de filtro não realizado ou realizado incorretamente. Troca de material pelo
analista. 1 5 1 5
Fator resposta dos PDs
Falta de entendimento sobre a degradação e apa-recimento de impurezas.
Desenvolvimento de métodos. Pesquisa bibliográfica. Ausência da identificação de
impurezas. 6 10 6 360
Solubilidade dos PDs
Não aparecimento de PDs. Balanço de massas in-consistente.
Desenvolvimento de métodos. Pesquisa bibliográfica.
6 10 6 360
Tempo de extração Balanço de massas inconsistente. Desenvolvimento do método. Ausência de
definição no método. Erro do analista. 2 6 3 36
27
4.1.4 Planejamento Experimental – Design of Experiments (DoE)
Em geral, o planejamento, delineamento ou desenho experimental engloba todo
o percurso desde a colocação de um problema à interpretação de resultados, visando
atingir eficiência estatística bem como economia de recursos. Assim, e tendo em con-
sideração a finalidade do estudo a realizar, existem vários modelos de desenho expe-
rimental que podem ser seguidos.
Segundo o ICH Q8 (R2), o delineamento experimental é um método estruturado
e organizado para determinar a relação entre os fatores que afetam um processo e os
resultados desse processo (ICH, 2009). A utilização do DoE organiza e estrutura a
quantidade de informação coletada, criando um racional para os experimentos e mi-
nimizando a quantidade de experimentos a ser executado (WEISSMAN, 2014). Esta
definição pode ser aplicada para o desenvolvimento analítico para determinar a rela-
ção entre os parâmetros instrumentais do método e o desempenho do método. O DoE
pode ser realizado com uma variável por vez (isoladas - os intervalos de aceitação)
ou com várias variáveis (multifatorial, em conjunto – a área de concepção) e suas
relações e respostas.
O planejamento multifatorial permite verificar várias condições num mínimo de
experimentos e as variáveis críticas do método são identificadas com a ajuda de da-
dos estatísticos obtidos com o auxílio de softwares e com a área multidimensional
estabelecida (Method Operable Design Region - MODR) (JAYAGOPAL;
SHIVASHANKAR, 2017). Como exemplo, o modelo de Plackett-Burman (Plackett-Bur-
man Screening Design (PBSD)), que é um planejamento investigativo em dois níveis
fracionários fatoriais (estuda N-1 variáveis usando N experimentos, onde N é um múl-
28
tiplo de 4), identifica principalmente os fatores relevantes, ou principais efeitos; intera-
ções entre os fatores são geralmente consideradas insignificantes e são negligencia-
das. Ao permitir estudar um grande número de fatores, o PBSD identifica os fatores a
serem examinados de forma mais intensa, permitindo a tomada de decisão inteligente
para futuras pesquisas e desenvolvimento (HEYDEN et al., 2001).
4.1.5 Delineamento Espacial/Área de Concepção - Design Space (DS)
O principal componente do desenvolvimento de um método cromatográfico por
AQbD é o DS (ROZET et al., 2013). Esse conceito também pode ser relatado como
MODR ou Analytical Design Space (ADS) ou Proven Acceptable Range (PAR) que
designa a combinação multidimensional e interação de variáveis de entrada e
parâmetros de processo que proporcionam a garantia de qualidade do resultado
analítico (LIONBERGER et al., 2008; TURPIN et al., 2008; SCHMIDT; MOLNÁR, 2013;
LLOYD; BERGUM, 2014; PERAMAN; BHADRAYA; PADMANABHA REDDY, 2015). O
método é delineado em uma área na qual são delimitadas as zonas de robustez. O
DS fornece flexibilidade regulatória frente a pequenas alterações no método, em
outras palavras, apenas as alterações realizadas fora do DS são consideradas
mudanças passíveis de gerar a necessidade de alteração pós-registro (NADPARA et
al., 2012).
O DS é um domínio multivariado de fatores de entrada, onde as respostas
obtidas estão dentro dos limites predefinidos, com um nível aceitável de probabilidade.
Nas Figura 6 e Figura 7 estão exemplificados diferentes DS para melhor entendimento
desse conceito. A região em branco é a região em que as condições cromatográficas
atendem aos parâmetros de adequabilidade do sistema predefinidos, é uma região
comum para faixas de operação de múltiplos CQAs (ICH, 2009).
29
O DS é gerado a partir da realização dos experimento práticos, segundo o DoE,
e através da avaliação das interações e respostas da combinação dos CQAs, gerando,
desta forma, faixas aceitáveis para essas variáveis, obtendo a região de robustez para
os atributos críticos do método (RAMAN; MALLU; BAPATU, 2015). Para definir o DS
é preciso implementar modelos estatísticos como a modelagem bayesiana, as
simulações de Monte-Carlo ou as técnicas de bootstrapping. Esses modelos permitem
a inclusão da incerteza dos parâmetros e estimam a probabilidade de encontrar as
especificações delimitadas (ROZET et al., 2013). Através de um DoE baseado no
modelo PBSD, a análise dos resultados, os efeitos médios, o desvio padrão e os erros
para geração do DS podem ser calculados usando os métodos estatísticos de Youden
e Steiner, Vander Heyden e Waters e Dovetoglou (WATERS e DOVLETOGLOU, 2006;
HEYDEN et al., 2001; VANAJA e SHOBHA RANI, 2007).
Na Figura 6, temos a representação de um Espaço de Concepção com apenas
um CQA – Resolução do IFA em função do pH e da temperatura da coluna e na Figura
7, o espaço de concepção com vários atributos representados. As áreas hachuradas
indicam as regiões que não atendem os requerimentos inseridos no software. A área
em branco representa as regiões onde as condições indicadas nas colunas podem
ser alteradas sem que se percam os requerimentos especificados.
30
Figura 6 - Representação do Espaço de Concepção com apenas um CQA –
Resolução do IFA (Adaptado de KARMARKAR et al., 2011)
Figura 7 - Representação do Espaço de Concepção para vários CQAs (Adaptado de
KARMARKAR et al., 2011)
31
A definição do DS é a etapa final de desenvolvimento do método. Todo
conhecimento obtido através da pesquisa bibliográfica e do planejamento do estudo
realizado anteriormente é computado para a realização dos experimentos e, por fim,
para definir o melhor DS.
4.1.6 Estratégia de Controle/Monitoramento - Analytical Control Strategy (ACS)
Em AQbD, a estratégia de controle é planejada para garantir que o desempenho
do método venha de encontro aos pré-requisitos do ATP. É obtida através dos vários
dados coletados durante a fase de desenvolvimento do método, dos dados
estatísticos obtidos no DoE, MODR, nos estudos de robustez, nos estudos de
degradação forçada, nos estudos de estabilidade e de compatibilidade e no processo
de verificação do método. Dessa forma, a estratégia de controle pode fornecer notas
e comentários de prevenção a respeito dos cuidados com o grau do reagente, marca
do equipamento, tipo de coluna, sensibilidade com respeito ao pH, proporção de
orgânico na fase móvel, etc (JAYAGOPAL; SHIVASHANKAR, 2017).
4.1.7 Monitoramento Contínuo do Método (CMM)
O CMM é a fase final da AQbD e segue a mesma abordagem do que já é
estabelecido para um método analítico de rotina, ou seja, o desempenho do método
deve ser monitorado ao longo do seu tempo de vida para assegurar que o método
permaneça em conformidade com os critérios pré-definidos. Na indústria farmacêutica,
é representado usando cartas de controle ou outras ferramentas para rastrear dados
de adequação do sistema e investigações relacionadas ao método. Esse
monitoramento contínuo permite que um analista detecte, identifique e corrija qualquer
desempenho anormal ou fora da tendência do método analítico (RAMAN; MALLU;
BAPATU, 2015).
32
A Figura 8 exemplifica um fluxograma proposto para o desenvolvimento de um
método indicativo de estabilidade usando a abordagem AQbD, contemplando todos
os seus elementos.
Figura 8 - Fluxograma para o desenvolvimento analítico de MIEs por AQbD
4.2 Amostras utilizadas no Desenvolvimento de MIEs
A parte experimental do desenvolvimento de um MIE difere dos demais métodos
principalmente sobre o tipo de amostra que será utilizada. Para o desenvolvimento de
um MIE é necessária a realização do EDF. Segundo o Guia n° 4/2015 (BRASIL,
2015b), o EDF deverá ser conduzido nas amostras determinadas na Tabela 6, com
seus respectivos controles nas mesmas condições experimentais de degradação
forçada/estresse exemplificadas na Tabela 7 (BAERTSCHI, 2011).
33
Tabela 6 - Amostras avaliadas no estudo de degradação forçada Padrões de referência IFA e Impurezas conhecidas disponíveis
Branco Branco submetido ao estresse Placebo Placebo submetido ao estresse Fármaco Fármaco submetido ao estresse
Formulação Formulação submetida ao estresse
Tabela 7 – Reações de estresse realizadas durante um estudo de degradação forçada
Condição de estresse
Procedimento comumente utilizado
Ácida HCl 0,1 – 1 M, temperatura ambiente até uso de refluxo Alcalina NaOH 0,1 – 1 M, temperatura ambiente até uso de refluxo Oxidante H2O2 3 – 30%, temperatura ambiente até 80°C
Aquecimento 50 – 150°C, em umidade mais baixa possível Umidade 50 – 150°C, em umidade controlada (usualmente 75% UR)
Fotolítica
Exposição à luz conforme o ICH (>1.200.000 lux/hora) Irradiação em UV com lâmpada de mercúrio (254 e 365 nm)
Expor o material à luz fluorescente do laboratório, monitorando a temperatura ou utilizando-se uma amostra
controle Íons metálicos Soluções de sais de Ferro III ou Cobre II.
Para a aplicação do AQbD, recomenda-se o uso da amostra oriunda do EDF cujo
pico do IFA tenha atingido uma redução entre 10 a 30 % da sua área (para evitar a
ocorrência de degradação secundária) e que apresentou a formação de maior
quantidade de produtos de degradação e/ou com baixa resolução entre os picos,
considerada o pior caso, para a avaliação dos experimentos propostos no DoE.
4.3 Softwares utilizados no AQbD
Geralmente, a indústria farmacêutica utiliza softwares específicos ou
ferramentas estatísticas e computacionais para criar um DS e um DoE para o
desenvolvimento, a otimização e a transferência de métodos cromatográficos baseado
nas determinações dos requisitos. Os softwares buscam a melhor condição
cromatográfica para atender os requisitos exigidos para o método par a criação do
34
DoE que define os experimentos de triagem, variando principalmente os fatores que
tem maior influência sobre a seletividade como, por exemplo, coluna, pH e modificador
orgânico. A partir dos resultados obtidos na triagem, realiza-se o refinamento do
método para obtenção da melhor condição cromatográfica. Diferentes fatores
secundários são avaliados no refinamento como, por exemplo, vazão, temperatura,
volume de injeção, inclinação do gradiente. Os dados obtidos na otimização fazem
parte da avaliação de robustez do método. Diversos softwares, como os listados na
Tabela 8, permitem a utilização do conceito de AQbD. A literatura demonstra que o
desenvolvimento de métodos através da utilização de softwares automatizados pode
ser realizado em um tempo total de até 30 horas. A diminuição no tempo de
desenvolvimento de métodos impacta diretamente no tempo de resposta e no custo
operacional. A criação do DS, que relaciona todos os fatores definidos no
planejamento do experimento, fornece um ganho expressivo de eficiência
cromatográfica, gerando condições cromatográficas ideais e minimizando o risco de
falhas na etapa de avaliação da robustez durante a validação do método e também
de ocorrência de problemas no método durante a sua vida útil e transferência (BHATT;
RANE, 2011; KARMARKAR et al., 2011; PATIL; PETHE, 2013; REID et al., 2013;
SCHMIDT; MOLNÁR, 2013; WOLF-DIETER et al., 2014; KOCHLING et al., 2016).
Tabela 8 - Exemplo de softwares empregados no desenvolvimento e otimização de métodos por CLAE
ChromSword® (Merck, Alemanha) Pesos (Perkin-Elmer Corp., EUA) DryLab® (Instituto Molnár, Alemanha) Diamond (ATI, EUA) LC-Simulator® (ACD Labs, Canadá) Osiris (Datalys, França)
Fusion® (Smatrix, EUA) Prisma (GraphPad Software, EUA) Umetrics™ Suite (MKS, Suiça) ISOS (Agilent, EUA)
Statistica (Statsoft, EUA) MatLab (MathWorks, EUA)
35
5 CONCLUSÃO
A implementação da abordagem AQbD é relativamente nova nas ciências
analíticas e não é um processo simplório, uma vez que necessita de mudança de
cultura da empresa e de investimento inicial direto (compra de softwares e
equipamentos) e indireto (qualificação e/ou contratação de recursos humanos) para
sua implementação. Os desafios são muitos e exigem grande envolvimento e
interesse da alta direção da empresa. De maneira global, a harmonização das
terminologias e conceitos precisa ser revista, assim como uma maior qualificação dos
profissionais e grupos de pesquisas atuantes na área analítica.
Os resultados obtidos a partir da aplicação da abordagem AQbD, ainda que seja
difícil o entendimento de forma clara perante os colaboradores, incluem métodos mais
robustos e desenvolvidos de maneira sistemática, com melhor conhecimento sobre o
processo de desenvolvimento e o entendimento das interações das variáveis
analíticas, o que possibilita ajustes focados no aprimoramento dos métodos, baseados
em ciência e gestão de riscos. Portanto, qualidade é agregada não só ao
desenvolvimento analítico, como também, aos produtos farmacêuticos de modo geral.
Em uma análise de custo-benefício, os elementos da AQbD geram economia e trazem
celeridade ao desenvolvimento de métodos, além de diminuir a necessidade de
redesenvolvimento ao longo do ciclo de vida do método.
A abordagem AQbD deverá continuar a crescer dentro da indústria farmacêutica
e é possível que que ela seja utilizada como requisito regulatório, uma vez que suas
bases teóricas e regulatórias estão descritas de forma consistente no panorama
farmacêutico global, inclusive por órgãos renomados como ICH, FDA, WHO, USP e
EMA.
36
A utilização da AQbD apresenta uma mudança de paradigma dentro de uma
empresa, promovendo o desenvolvimento tecnológico, a melhora na transferência de
tecnologia, contribuindo na produção de medicamentos com qualidade, segurança e
eficácia e facilitando os processos de registro no que concerne o desenvolvimento de
metodologias para o controle físico-químico, sobretudo, no desenvolvimento de
métodos indicativos de estabilidade.
37
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